[發明專利]五軸動梁龍門立式銑床多位姿有限元建模方法

有效

• 申請號: 201910908032.4
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110674601B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 張俊;張觀塵;湯偉民;朱超
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

1.一種五軸動梁龍門立式銑床多位姿有限元建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：結合部節點規劃：根據有限元模型所需位姿變化步長和結合部類型，對結合部節點的位置分布與數量進行規劃，并依照規劃在機床各子結構幾何模型對應位置建立硬點；

步驟S2：網格劃分：設置材料參數與單元類型，使用自由劃分方法對機床各子結構幾何模型進行網格劃分，將各子結構有限元模型的節點和單元設置為組件并分離有限元模型與幾何模型；

步驟S3：組裝有限元模型：將各子結構有限元模型導入同一有限元文件，并連接機床中所有的固定結合部，組裝為初始的待調整位姿的整機有限元模型；

步驟S4：在位姿文件中輸入目標位姿下機床各部件的位置及轉角；

步驟S5：調整位姿：根據步驟S4中輸入的目標位姿下機床各部件的位置及轉角，建立各部件目標位姿下的局部坐標系C_n’，并將各部件由對應初始坐標系C_n0移動至對應局部坐標系C_n’，移動之前部件中各節點在初始坐標系C_n0中的坐標值與移動之后其在對應局部坐標系C_n’中的坐標值相同；

步驟S6：建立結合部及施加約束：根據步驟S1中結合部節點規劃，選取相應節點創建彈簧阻尼單元并賦予其相應的剛度阻尼值；約束機床地腳螺栓處的節點自由度。

2.根據權利要求1所述的五軸動梁龍門立式銑床多位姿有限元建模方法，其特征在于：在步驟S1中，對結合部節點的位置分布與數量進行規劃應滿足以下條件：

對于直線滾動導軌結合部：設置導軌處硬點位置步長D，應滿足的條件為：被所有相鄰滑塊處的硬點間距L_n整除，即滿足：L_n/D＝整數,n＝1、2、……；對于滾動軸承結合部：設置內圈均布硬點數N₁ 與外圈均布硬點數N₂ 需滿足數量關系：N₂/N₁＝整數，相應子結構轉動分度De的計算公式為：360/N₂＝De。

3.根據權利要求1所述的五軸動梁龍門立式銑床多位姿有限元建模方法，其特征在于：在步驟S5中，初始坐標系C_n0與對應局部坐標系C_n’為相同種類的坐標系。

4.根據權利要求1所述的五軸動梁龍門立式銑床多位姿有限元建模方法，其特征在于：在步驟S6中，對于直線滾動導軌結合部，通過彈簧阻尼單元設置其法向剛度阻尼與切向剛度阻尼，將移動方向的剛度阻尼設為零；對于滾動軸承結合部，通過彈簧阻尼單元設置其徑向剛度阻尼與軸向剛度阻尼，將轉動方向的剛度阻尼設為零。

5.根據權利要求1所述的五軸動梁龍門立式銑床多位姿有限元建模方法，其特征在于：步驟S4-步驟S6均采用編程語言實現。